基于扰动观测器的轮毂电机滑模速度控制系统设计

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wusic
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
轮毂电机驱动技术因具有空间布置紧凑、传动效率高和独立控制性能良好等优点,已逐渐成为电动汽车研究的热点。但是基于轮毂电机的分布式电驱动汽车,由于左右车轮无机械差速器的自动补偿和调节,其稳定性十分依赖于驱动系统的控制精度。轮毂电机是一个非线性的时变系统,在运行过程中电机参数会发生某种程度的变化,导致调速系统的性能降低。此外,在行驶过程中负载转矩的瞬态变化、路面不平带来的突变扰动等因素的存在,也使得其转速的精确控制和调节较为困难。为此,本文提出了一种基于扰动观测器的非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制方案,深入研究了轮毂电机滑模速度控制系统的设计方法。主要研究内容包括:(1).阐述了轮毂电机的数学模型,并介绍了基于id=0控制的矢量控制方法的基本原理,设计了双闭环调节器。与此同时,论述了电机运行过程中扰动产生的机理,在此基础上,建立了含有集总扰动的电机方程。(2).根据滑模控制理论,探讨了一种改进的NFTSM控制方法。具体地,一方面为了提高收敛速度和消除状态误差,在传统滑模面中引入了非线性的快速终端滑模项;另一方面,为了消除高频抖振,采用新型的双曲正切函数作为切换函数。仿真结果表明,NFTSM控制方法响应速度更快、鲁棒性更强。(3).为了进一步提高轮毂电机系统的动态响应性和抗扰性,研究了基于扰动观测器的电流前馈补偿技术。在传统扰动观测器的基础上,把误差积分项引入到滑模面中,设计了积分型滑模扰动观测器。将观测的扰动转矩作为q轴参考电流的前馈输入,可以使速度误差在有限的时间内快速收敛,从而实现快速瞬态响应。仿真结果表明,基于扰动观测器的滑模控制系统具有较好的快速动态响应性和抗干扰能力。(4).基于集成化思想,设计了轮毂电机的内置式硬件控制器,包括STM32F407最小系统及其外围电路、电压转换电路、驱动逆变电路、电流电压采集电路、转子位置检测电路和通信电路。考虑到轮毂电机系统内部空间结构和电磁兼容性问题,合理化布局元器件和走线,完成PCB设计,并打样制作控制器电路板实物样板。(5).在内置控制器中编写了基于扰动观测器的滑模控制算法软件程序,搭建了电机实验平台,并进行了实验验证,实验结果证明了本文所提算法的有效性。
其他文献
连续碳化硅纤维增强钛基(SiCf/Ti)复合材料兼具高比强度和抗疲劳性等优点,特别在航空发动机工作的中温段(650℃-1000℃)具有广阔的应用前景。真空热压制备过程中界面反应导致的金属间化合物是影响其力学性能的关键。相关的研究主要集中在两方面:一是界面反应层的生长演化问题;另一方面是受界面影响的复合材料的力学性能的问题。前者是生长的动力学问题,后者是力学性能评估问题,两者紧密相关且相互依存。例如
学位
固定弹簧式起落架具有结构简单、可靠性高和维护保养成本低等特点,常用于通用航空飞机的主起落架,固定弹簧式起落架的着陆动态性能研究与优化对通用航空飞机的研发有重要的意义。本文的主要研究对象是固定式管簧起落架。首先建立了起落架管簧支柱和轮胎的有限元模型,并分析了轮胎的下沉量,然后在飞机的最大着陆设计质量下,以不同的下沉速度研究起落架的着陆动态性能,得到起落架在着陆过程中的垂向载荷、侧向载荷、过载和垂向压
学位
环氧树脂是一类具有优异力学性能、尺寸稳定性和耐酸碱等优点的热固性树脂,广泛应用于电子器械、复合材料等领域;然而其不溶不熔的特性使其固化后无法再次加工或重塑,且废弃后难以回收会造成固废污染。类玻璃体高分子具有动态共价键,可再愈合和再修复性。环氧树脂类玻璃体作为一种典型的类玻璃体,除具有极高的力学强度外,还能在高温下能够实现拓扑化结构的重排,被认为是继热固性材料和热塑性材料之外的第三类高分子材料。柔性
学位
自然界中的大帛斑蝶等昆虫通过拍动翅膀而进行飞行,且表现出卓越的飞行能力;在飞行的过程中,它们的翼面都会发生显著的柔性变形,该柔性变形会引起周围流场的结构发生变化,从而对它们的飞行姿态和飞行能力有着重大的影响。近年来,人们对生物飞行的空气动力学机理充满兴趣的同时,也对仿生扑翼微飞行器(Flapping-Wing Micro Aerial Vehicles,FMAV)的开发满怀热情。而翅翼作为FMAV
学位
日常生活中经常发生冲击爆炸问题,其中诸如车祸等有害碰撞严重威胁人们的生命财产安全。薄壁结构作为重要缓冲防护结构,具有诸多优异特性,例如质量轻、成本低、可设计性强等,在航空航天、交通运输等多个领域得到了广泛应用。为避免结构飞溅等二次冲击伤害,传统的薄壁管吸能结构通常需要施加额外的外界约束。因此发展一种可扩展组装、易于拆卸、便于运输的可扩展薄壁自锁吸能结构成为迫切需求。然而,现有自锁结构存在比吸能较低
学位
面对环境污染、全球变暖、石油资源枯竭等问题,新能源汽车成为各大汽车厂商的重点研究对象。随着燃料电池技术发展,燃料电池汽车充分发挥新能源汽车零排放与节能优势,得到了国内外研究者的广泛关注。能量管理策略是具有多能量源燃料电池汽车的核心控制技术,直接决定着整车性能。深度强化学习算法能有效处理多目标能量管理问题,在优化效果、实时性以及自学习等具有显著优势;为此,本文将开展基于深度强化学习的燃料电池汽车多目
学位
近年来,以重型运载火箭为代表的航天器研发是各国未来空间战略的核心,如何进一步有效提高航天器的运载能力并降低发射成本是亟待解决的重要问题。航天器的液氧贮箱作为重要的结构部件,它决定了航天器的运载能力。采用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)代替金属合金作为制备液氧贮箱的结构材料,可使燃料贮箱自身减重40%,并使火箭总重减少14%。但由于液氧介质具有温度低(沸点:-183℃,90 K)和氧化性强的特点
学位
高熵合金相比较以往的传统金属,具有高强度、高硬度、耐腐蚀和耐摩擦等优异的特性,在工业材料上有较好的应用前景。高熵合金的宏观性能和特征与其微观特性密不可分,这些特性都需要从微观角度进行观察分析研究。本文利用分子动力学模拟,从原子尺度研究在不同条件下冲击波对高熵合金材料的影响,通过分析其力学行为和微观结构演化进行研究。我们发现高熵合金在同等条件的冲击下和镍金属相比较,受迟滞扩散效应影响,冲击波在高熵合
学位
汽车零部件疲劳耐久性作为整车性能关键指标,关系汽车的行驶安全性和使用寿命,直接影响汽车的品质和形象。疲劳耐久性试验周期长,按照结构设计、试验、改进的研发模式不仅影响研发效率,而且增加研发成本。目前,运用CAE技术在产品开发前期预测零部件疲劳寿命成为研究的重点,载荷谱的获取是CAE技术进行疲劳耐久性分析的关键。虚拟迭代法中整车动力学模型与车辆正常行驶状态相一致,且迭代的精度较高,广泛应用于零部件疲劳
学位
为响应能源战略安排及节能减排国策,有效缓解能源和环境压力,近年来,电动汽车在世界各国的政策鼓励及技术支持下快速发展。而动力电池作为电动汽车的唯一动力源,是新能源汽车产业发展的关键,它直接造成了用户对续航里程、行车安全、充电速度和总成本的担忧。这也意味着动力电池成为了制约电动汽车技术发展的瓶颈问题。充电作为电池使用的必要环节,其策略的选择将直接影响电池性能和用户体验感的好坏:当用户一味追求充电速度而
学位